abmicro850plc的电机变频控制系统设计
摘 要摘 要随着科技的进步，数字化信息对人类生活的改变与日俱增。如果把计算机比作是大脑，把网络比作是神经，电机传动系统则为骨骼和肌肉。其三者的结合是为当代工业的核心。为了实现电机传动系统的信息化，提高电机的调速性能，需对电机调速系统实行数字化控制。随着节能环保意识的普及，交流电机的变频调速技术凭借其节能的优点，无论是在现代工业生产还是日常生活中都得到了广泛的应用。而且随着电力电子技术以及变频技术的迅猛发展，交流电机的变频调速策略日新月异。 结合数字化控制和变频调速技术，本文采用软硬件相结合的方法，通过对PLC、变频器、三相异步电机之间的控制关系的研究，模拟工业现场控制，通过算法实现电机的多段平稳调速，并用触摸屏显示控制结果。关键词：三相异步电动机；PLC；变频器；多段调速；触摸屏 目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的及意义 1
1.3 本文的主要内容 2
第二章 三相异步电机的变频控制设计 3
2.1 三相异步电动机 3
2.1.1 三相异步电动机简介 3
2.1.2 三相异步电动机的数学模型 3
2.2 三相异步电机变频调速 4
2.2.1 三相异步电机转速分析 4
2.2.2 变频器的四种运行控制方式 5
2.2.3 变频调速原理 6
2.3 设计目标 8
第三章 控制系统的硬件设计 9
3.1 AllenBradley Micro850 PLC 9
3.1.1 PLC组成及工作原理 9
3.1.2 AllenBradley Micro850 PLC简介 11
3.1.3 I/O地址分配 12
3.2 PowerFlex525交流变频器 12
3.2.1 变频器的分类、结构及工作原理 12
3.2.2 PowerFlex525交流变频器简介 14
3.2.3 PowerFlex 525变频器的硬件接线 15
3.2.4 PowerFlex 525集成式键盘操作 18
3.2.5 变频器的参
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
地址分配 12
3.2 PowerFlex525交流变频器 12
3.2.1 变频器的分类、结构及工作原理 12
3.2.2 PowerFlex525交流变频器简介 14
3.2.3 PowerFlex 525变频器的硬件接线 15
3.2.4 PowerFlex 525集成式键盘操作 18
3.2.5 变频器的参数设置 21
3.3威纶通TK6070iP触摸屏 22
3.4 光电编码器 22
3.5 PLC与变频器间的以太网通讯 23
第四章 控制系统的软件设计 26
4.1 软件介绍Connected Components Workbench 26
4.2 Allen Bradley Micro850 PLC编程简介 26
4.3 触摸屏的设计 27
4.4 梯形图程序 30
4.4.1 变频器控制功能块 30
4.4.2 调速模块 31
4.4.3 运行时间模块 34
4.4.4 高速计数器模块 34
4.4.5 测速模块 36
4.5 结果显示 36
4.6 结论 36
致谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1 研究背景
控制电机唯一也是最好的方式是用继电器设计构成的控制电路，早期的PLC就是被设计以用于代替继电器逻辑系统的。在PLC出现之前，在汽车制造工业的控制、排序和安全联锁逻辑等关键阶段主要是通过继电器、凸轮定时器、专用的闭环控制器等等来完成。其它工业控制亦是如此，控制系统结构复杂，且操作耗时，设备昂贵，难于使用、维护以及升级。
PLC的出现很好地解决了一系列自动化难题。 PLC可以通过不同的编程，应用于不同的高度定制系统，相比为每个工程定制的控制器设计成本的，封装PLC大大降低了生产成本，让每个工程都能针对自身设置最佳配置，而非使用一个“通用”解决方案。如今，PLC已经被普遍地运用在了生产和生活中，给人们带来极大便利。
由于传统的直流调速技术应用体积大而且故障率高，所以市场对交流电机无级调速需求越来越广泛，而变频技术的发展也随之突飞猛进。20世纪60年代，晶闸管及其升级产品作为电力电子器件得到了广泛的应用，但是其调速性能却差强人意。20世纪70年代，脉宽调制变压变频（PWM－VVVF）调速的研究取得了一定成果。20世纪80年代中末期，VVVF变频器技术在英、美、日、德等发达国家得以广泛应用、量产并商品化。
目前，交流电机的变频调速已经成为电机调速的潮流，在电力、电子、机械、医药、钢铁、石油等领域得以广泛应用。
1.2 研究目的及意义
随着现代高新科技的发展，智能控制技术（如自动化控制、计算机技术、通讯技术等）得到了广泛的运用，针对其的研究也在突飞猛进。智能控制结合了人工智能的控制理论与技术方法，不同的结合方式产生不同的功能，其在实际工程当中的应用效果显著，在工业生产中有广阔的应用前景。在工业中，PLC技术是诸多智能控制技术中应用最为广泛的。而且在当前的信息时代，PLC的计算机功能得以优化，甚至具备了逻辑控制、通信、数据处理等多重功能，加之体积小、运算快、抗干扰性强、安装维护简单等优点，PLC在工业市场上倍受青睐。
与此同时，变频调速技术也在20世纪70年代后也在交流调速领域获得了绝对优势，较传统的调压调速、变极调速、滑差调速、串级调速等，其性能更优。且由于其具备的调速范围宽、稳速范围高、稳速精度高、动态响应快以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能。并且随着它调速性能的完善、可靠性的升高、成本的降低以及其良好的节点效果，愈来愈受工业行业青睐。
因此，针对基于PLC的电机变频控制系统设计的研究具有长远而广阔的应用前景。
此课题研究的意义是在掌握一定的专业知识的基础上，综合运用PLC、变频器、触摸屏完成电机变频调速控制项目，提高自我学习、运用知识解决问题的能力。
1.3 本文的主要内容
本文对PLC、变频器、三相异步电机等硬件进行了介绍。对AllenBradley Micro850系列2080LC5048QWB型PLC、PowerFlex525变频器以及光电编码器构成的私服系统做了详细阐述。通过对设计目标和设计思路的分析，运用PLC、变频器以及电机之间的控制关系，通过多段调速实验，研究设计了基于PLC的某一三相异步控制电机的变频控制系统，并能在威纶通触摸屏TK6070iP上实现按键控制和运行曲线显示，以验证系统达到曲线平滑、系统响应良好的效果。
第二章 三相异步电机的变频控制设计
2.1 三相异步电动机
2.1.1 三相异步电动机简介
三相笼
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究目的及意义 1
1.3 本文的主要内容 2
第二章 三相异步电机的变频控制设计 3
2.1 三相异步电动机 3
2.1.1 三相异步电动机简介 3
2.1.2 三相异步电动机的数学模型 3
2.2 三相异步电机变频调速 4
2.2.1 三相异步电机转速分析 4
2.2.2 变频器的四种运行控制方式 5
2.2.3 变频调速原理 6
2.3 设计目标 8
第三章 控制系统的硬件设计 9
3.1 AllenBradley Micro850 PLC 9
3.1.1 PLC组成及工作原理 9
3.1.2 AllenBradley Micro850 PLC简介 11
3.1.3 I/O地址分配 12
3.2 PowerFlex525交流变频器 12
3.2.1 变频器的分类、结构及工作原理 12
3.2.2 PowerFlex525交流变频器简介 14
3.2.3 PowerFlex 525变频器的硬件接线 15
3.2.4 PowerFlex 525集成式键盘操作 18
3.2.5 变频器的参
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
地址分配 12
3.2 PowerFlex525交流变频器 12
3.2.1 变频器的分类、结构及工作原理 12
3.2.2 PowerFlex525交流变频器简介 14
3.2.3 PowerFlex 525变频器的硬件接线 15
3.2.4 PowerFlex 525集成式键盘操作 18
3.2.5 变频器的参数设置 21
3.3威纶通TK6070iP触摸屏 22
3.4 光电编码器 22
3.5 PLC与变频器间的以太网通讯 23
第四章 控制系统的软件设计 26
4.1 软件介绍Connected Components Workbench 26
4.2 Allen Bradley Micro850 PLC编程简介 26
4.3 触摸屏的设计 27
4.4 梯形图程序 30
4.4.1 变频器控制功能块 30
4.4.2 调速模块 31
4.4.3 运行时间模块 34
4.4.4 高速计数器模块 34
4.4.5 测速模块 36
4.5 结果显示 36
4.6 结论 36
致谢 38
参考文献 39
第一章 绪论
1.1 研究背景
控制电机唯一也是最好的方式是用继电器设计构成的控制电路，早期的PLC就是被设计以用于代替继电器逻辑系统的。在PLC出现之前，在汽车制造工业的控制、排序和安全联锁逻辑等关键阶段主要是通过继电器、凸轮定时器、专用的闭环控制器等等来完成。其它工业控制亦是如此，控制系统结构复杂，且操作耗时，设备昂贵，难于使用、维护以及升级。
PLC的出现很好地解决了一系列自动化难题。 PLC可以通过不同的编程，应用于不同的高度定制系统，相比为每个工程定制的控制器设计成本的，封装PLC大大降低了生产成本，让每个工程都能针对自身设置最佳配置，而非使用一个“通用”解决方案。如今，PLC已经被普遍地运用在了生产和生活中，给人们带来极大便利。
由于传统的直流调速技术应用体积大而且故障率高，所以市场对交流电机无级调速需求越来越广泛，而变频技术的发展也随之突飞猛进。20世纪60年代，晶闸管及其升级产品作为电力电子器件得到了广泛的应用，但是其调速性能却差强人意。20世纪70年代，脉宽调制变压变频（PWM－VVVF）调速的研究取得了一定成果。20世纪80年代中末期，VVVF变频器技术在英、美、日、德等发达国家得以广泛应用、量产并商品化。
目前，交流电机的变频调速已经成为电机调速的潮流，在电力、电子、机械、医药、钢铁、石油等领域得以广泛应用。
1.2 研究目的及意义
随着现代高新科技的发展，智能控制技术（如自动化控制、计算机技术、通讯技术等）得到了广泛的运用，针对其的研究也在突飞猛进。智能控制结合了人工智能的控制理论与技术方法，不同的结合方式产生不同的功能，其在实际工程当中的应用效果显著，在工业生产中有广阔的应用前景。在工业中，PLC技术是诸多智能控制技术中应用最为广泛的。而且在当前的信息时代，PLC的计算机功能得以优化，甚至具备了逻辑控制、通信、数据处理等多重功能，加之体积小、运算快、抗干扰性强、安装维护简单等优点，PLC在工业市场上倍受青睐。
与此同时，变频调速技术也在20世纪70年代后也在交流调速领域获得了绝对优势，较传统的调压调速、变极调速、滑差调速、串级调速等，其性能更优。且由于其具备的调速范围宽、稳速范围高、稳速精度高、动态响应快以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能。并且随着它调速性能的完善、可靠性的升高、成本的降低以及其良好的节点效果，愈来愈受工业行业青睐。
因此，针对基于PLC的电机变频控制系统设计的研究具有长远而广阔的应用前景。
此课题研究的意义是在掌握一定的专业知识的基础上，综合运用PLC、变频器、触摸屏完成电机变频调速控制项目，提高自我学习、运用知识解决问题的能力。
1.3 本文的主要内容
本文对PLC、变频器、三相异步电机等硬件进行了介绍。对AllenBradley Micro850系列2080LC5048QWB型PLC、PowerFlex525变频器以及光电编码器构成的私服系统做了详细阐述。通过对设计目标和设计思路的分析，运用PLC、变频器以及电机之间的控制关系，通过多段调速实验，研究设计了基于PLC的某一三相异步控制电机的变频控制系统，并能在威纶通触摸屏TK6070iP上实现按键控制和运行曲线显示，以验证系统达到曲线平滑、系统响应良好的效果。
第二章 三相异步电机的变频控制设计
2.1 三相异步电动机
2.1.1 三相异步电动机简介
三相笼
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